2

Cursul 13 TM

2. EXTRUDAREA

2.1. Notiuni generale. Definitie. Clasificare. Scheme de principiu.

Definitie: Extrudarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastica ce consta in trecerea fortata a materialului, datorita unor forte de compresiune, prin orificiul profilat al unei matrite, cu sectiunea transversala mai mica decat a semifabricatului initial.

Extrudarea se caracterizeaza prin faptul ca deformarea plastica nu se realizeaza deodata in tot volumul de material ci pe masura intrarii semifabricatului in zona de deformare.

Clasificare si scheme de principiu:

2.2. Deformatii si tensiuni in procesul de extrudare

Stadiile deformarii in procesul de extrudare:

Presarea semifabricatului in camera de presare pana la inceputul curgerii materialului prin orificiul de calibrare al matritei (fig.2.2. a);

Curgerea materialului prin orificiul de calibrare al matritei pana cand lungimea semifabricatului (ls) atinge valoarea critica (lcr) [ls > lcr] (fig.2.2. b);

Curgerea finala cand [ls < lcr]. In acest stadiu deformarea cuprinde intreg volumul de material (fig.2.2. c).

Asupra materialului actioneaza urmatoarele forte (fig2.3. a):

Forta de compresiune exercitata de poanson;

Componentele de presiune normala pe suprafetele de lucru ale sculelor;

Fortele de frecare dintre material si suprafetele active ale sculelor.

Starile de tensiuni si deformatii sunt de compresiune triaxiala sau de compresiune pe 2 directii si intindere pe a treia directie.

Variatia fortei totale de extrudare in timpul unui ciclu poate fi impartita in 4 perioade(fig.2.3. b):

Perioada I este perioada de refulare a lingoului de la diametrul initial la diametrul camerei de presiune. Forta totala (P) creste de la zero la valoarea echivalenta rezistentei pe care o opune materialul la deformare si cu fortele de frecare dintre material si scule.

Perioada II semifabricatul este obligat sa umple conul de deformare si sa treaca in cilindrul de calibrare. Forta se mentine constanta la valoarea maxima din perioada I sau creste foarte putin.

Perioada III Este perioada curgerii stabile. Incepe o data cu iesirea materialului din cilindrul de calibrare si tine pana spre sfarsitul deformarii (pana cand ls > lcr). Forta se mentine constanta sau creste ori scade usor in functie de calitatea lubrefiantului.

Perioada III Corespunde stadiului al 3-lea (ls < lcr). Forta creste brusc deoarece deformarea cuprinde intreg volumul de material.

2.3. Scule pentru extrudare

2.4. Domeniul de aplicare, avantaje si dezavantaje

Materia prima pentru extrudare o constituie lingourile sau semifabricatele de diametru (60 470) mm si lungime (125 1200) mm din otel carbon sau aliat, oteluri inoxidabile, aliaje de aluminiu, magneziu, cupru, zinc etc.

Principalele tipuri de produse obtinute prin extrudare:

Bare rotunde sau profilate cu lungime pana la 2o msi cu diametre de la cativa mm la 300 - 400 mm;

Tevi cu grosimea peretelui de minim 0,025 mm si diametre de minim 0,3 mm;

Tevi cu grosimea peretelui de 1,5 8 mm si diametre de pana la 350 -400 mm;

Profile U, L, I, T etc;

Butelii si recipienti mono sau bimetalici.

Avantaje:

Prelucrarea materialelor cu deformabilitate scazuta;

Precizie dimensionala si calitate de suprafata mai mari decat in cazul altor procede de deformare plastica;

Posibilitatea realizarii unor profile complexe care nu pot fi realizate prin alte procedee de deformare plastica.

Dezavantaje:

Durabilitate scazuta a sculelor;

Neuniformitatea deformatiilor mai mare ca in cazul altor procedee de deformare;

Deseuri mari in special la produsele tubulare;

Aplicatii reduse in cazul otelurilor.

2.5. Tehnologia extrudarii

Principalele operatii sunt:

Inmuierea materialului prin tratamente de recoacere;

Operatii pregatitoare: spalare, degresare, decapare, neutralizare, ungere etc;

Extrudarea propriu-zisa;

Operatii de completare: retezare, gaurire, calibrare etc;

Control.

2.6. Procedee speciale de extrudare

1. Extrudarea hidrostatica (fig.2.8) - Prin acest procedeu se reduce substantial sau se elimina frecarea dintre material si scule. Se realizeaza grade mari de deformare. Prin acest procedeu se realizeaza sarme foarte subtiri (0,01 0,5 mm).2.Extrudarea prin explozie. (fig.2.9) Este un procedeu de deformare cu viteza mare. Se folosesc explozivi lenti (pentru piese mici) si brianti (pentru piese mari). Se aplica la materialele cu plasticitate redusa.

3. TRAGEREA

3.1. Definitie. Schema de principiu.

Definitie: Tragerea este procedeul de deformare plastica, la rece sau la cald, ce consta in trecerea fortata a materialului, sub actiunea unei forte de tractiune, prin deschiderea (orificiu) unei matrite a carei sectiune este mai mica decat sectiunea initiala a materialului.

Dimensiunile initiale ale semifabricatului: diametrul D; lungimea l0; Aria sectiunii A0. Dimensiunile produsului tras: diametrul d; lungimea l; Aria sectiunii A.

In urma tragerii se produc modificari dimensionale:

Alungirea absoluta l = l l0;

Reducerea absoluta de sectiune A = A0 A.

Deformarea materialului se produce sub actiunea fortelor transversale exercitate de peretii matritei. La inceput se deformeaza numai acei graunti ale caror plane de alunecare se afla pe directia acestor forte. Pe masura ce materialul inainteaza in matrita intreg volumul sau este deformat. La iesire din matrita materialul este puternic intarit (ecruisat). Ecruisarea determina cresterea rezistentei la rupere de 2 2,5 ori. Scad alungirea, gatuirea,rezilienta, capacitatea de sudare, rezistenta la acizi, permeabilitatea magnetica.

Intre material si peretii matritei apar forte de frecare. Aceste forte determina ramanerea in urma a straturilor de material in contact cu peretii matritei. Acest aspect determina distributia neuniforma a deformatiilor in sectiune transversala.

3.2. Semifabricate folosite si produse obtinute

Prin tragere se prelucreaza materialele metalice cu grad inalt de maleabilitate cum ar fi: otelurile cu continut scazut de C, Cu, Al, Zn si aliajele lor. Otelurile cu peste 0,25 %C sunt supuse tratamentului de recoacere inainte de prelucrare prin tragere.

Principalele produse obtinute economic prin tragere sunt:

Bare cu diametrul maxim de 100 mm

Sarme cu diametrul maxim pana la 5 mm;

Sarme cu diametrul minim mai mare de 0,002 mm;

Profile simple si complexe;

Profile speciale care nu pot fi prelucrate prin alte procedee de deformere plastica;

Tevi cu pereti subtiri (din semifabricate tubulare);

Arbori canelati, pene, spite, ghidaje etc.

Avantaje

Productivitate ridicata datorita vitezelor de tragere mari;

Precizie dimensionala ridicata si rugozitate buna;

Combinat cu tratamente termice asigura proprietati mecanice mari;

Utilaje relativ simple;

Procedeul este usor de automatizat.

3.3. Scule pentru tragere

Daca tragerea se realizeaza asupra barelor si tevilor cu diametru initial mai mare de 10 mm, atunci scula se numeste matrita. Daca tragerea se realizeaza asupra barelor si tevilor cu diametru initial mai mic de 10 mm, atunci procedel se numeste trefilare, iar scula filiera.

Filierele pentru trefilarea sarmelor ultrasubtiri (sub 0,2 mm) se confectioneaza din dimant tehnic. Pentru tragerea produselor de diametru mare matritele se realizeaza din otel de scule si aliaje dure. Duritatea suprafetelor active trebuie sa fie de 60 65 HRC.

3.4. Instalatii pentru tragere

Instalatiile de tragere sunt:

Bancurile de tragere acestea pot fi: cu cremaliera, cu lant, hidraulice, cu cap revolver. Sunt utilizate pentru tragerea barelor, tevilor sau a diverselor profile.

Instalatii de trefilare sunt destinate tragerii sarmelor. Ele sunt simple (cu o singura filiera fig.3.5) sau multiple (cu mai multe filiere).

Semifabricatul (1 fig.3.3) este tras prin matrita (2) cu ajutorul dispozitivului de tragere (3) montat pe caruciorul (4) care se deplaseaza pe batiul (5). Caruciorul este antrenat de lantul Gall (6) pus in miscare de roata de antrenare in stea (7).

Bancurile de tragere dezvolta forte de tragere de 1,5 2 daN, ceea ce permite tragerea barelor cu diametru de pana la 150 mm si a tevilor cu diametru de pana la 200 mm. Se pot trage simultan pana la 10 bare,

Semifabricatul (1 fig.3.4) este tras prin matrita (2) de mandrinele (4 si 5) ce actioneaza succesiv, realizand miscarea de translatie alternativa I II. La cursa I mandrina (5) strange materialul si il trage in directia A, in timp ce mandrina (4) este libera si se deplaseaza in sens invers. La cursa II rolurile mandrinelor se schimba.

Semifabricatul (1 - fig.3.5) sub forma de colac se desfasoara de pe tamburul (2) si este tras prin vasul de ungere (3) si matrita (4). Rezulta produsul trefilat (5) ce se infasoara pe tamburul de trefilare (6). Acesta este actionat de motorul (7) prin intermediul reductorului (8), cuplajului (9) si a angrenajului conic (10).

3.5. Tehnologia tragerii

Principalele operatii sunt:

1. Pregatirea matreialului. Consta in:

a) Curatirea oxizilor (destunderizarea). Se face mecanic, chimic, electrochimic;

b) Pregatirea suprafetei pentru fixarea si mentinerea ungerii. Se depune un strat exterior prin operatii de cuprare, fosfatare si tratare cu var.

2. Ascutirea capatului semifabricatului pentru a putea intra in matrita;

3. Ungerea materialului. Se folosesc lubrefianti solizi(var, talc) sau lichizi (uleiuri solubile in apa);

4. Tragerea propriu-zisa dintr-o trecere sau mai multe treceri;

5. Tratamente termice intermediare pentru reducerea ecruisarii. Tratamentul aplicat sarmelor se numeste PATENTARE si consta in incalzirea materialului peste Ac3 si racirea in medii lichide (plumb, saruri topite) cu temperaturi de 450 500 0C (calire izoterma).

6. Tratamente termice finale: recoacere de inmuiere pentru sarme moi; calire pentru sarme tenace si elastice; patentare pentru sarme din oteluri cu peste 0,25 % C, sarme pentru arcuri, cabluri, corzi de pian etc.

7. Operatii de completare: curatire, sortare, control.

Principalele scule pentru extrudare sunt: matritele si poansoanele. In functie de tipul extrudarii matritele si poansoanele pot fi:

Pentru extrudarea directa;

Pentru extrudarea inversa;

Pentru extrudarea combinata.

EMBED Visio.Drawing.11

PAGE 2

_1273132668.vsdFig. 2.4. Matritea - matrita pentru extrudarea directa;b - matrita pentru extrudarea inversa. 1 - con de deformare; 2 - cilindru de calibrare; 3 - cilindru de iesire; 4 - inel de ghidare.

Fig. 2.6. Forma zonei active la extrudarea directa a - platab - conica

b

a

he

r

de

1

2

3

b

2a

de

ds

h

h1

H

a

3

2

1

Zona de prindere

Zona activa

Corpul poansonului

Fig. 2.5. Poanson pentru extrudare

b

Fig. 2.7. Forma zonei active la extrudarea inversa a - platab - conica

a

_1273143598.vsda

2

1

5

4

3

2

b

6

5

4

3

1 - con de prindere;2 - con de ungere;3 - con de deformare; 4 - cilindru de calibrare;5 - con de degajare;6 - con de iesire

Fig. 3.2. Scule pentru tragere

a - matrita; b - filiera.

_1273162908.vsd7

8

9

10

6

5

4

3

2

1

Fig.3. 5 Instalatie de trefilare cu o singura filiera

1 - semifabricat; 2 - tambur pentru semifabricat; 3 - vas (instalatie) de ungere; 4 - matrita; 5 - produs trefilat; 6 - tambur de trefilare; 7 - motor electric; 8 - reductor; 9 - cuplaj; 10 angrenaj conic.

_1462210333.vsd4

3

2

1

5

6

7

Fig. 2.9 Extrudarea prin explozie1 - semifabricat; 2 - container; 3 - exploziv; 4 - detonator; 5 - piston ; 6 - matrita; 7 - extrudat.

Fig. 2.8 Extrudarea hidrostatica1 - semifabricat; 2 - container; 3 - matrita; 4 - fluid; 5 - poanson; 6 - garnitura; 7 - fata activa a poansonului; 8 - extrudat.

4

3

2

1

5

6

7

8

_1273162120.vsd5

4

1

2

3

I

I

II

II

A

Fig. 3.4 Banc de tragere cu actionare hidraulica

1 - semifabricat; 2 - matrita; 3 - produs tras; 4 si 5 - mandrine. A - directia de tragere. - cursa I. - cursa II.

5

7

6

4

3

2

1

1 - semifabricat; 2 - matrita; 3 - dispozitiv de tragere; 4 - carucior; 5 - batiu; 6 - lant; 7 - roata de antrenare in stea; 8 - produs tras.

Fig. 3.3 Banc de tragere cu actionare mecanica

8

_1273140876.vsdFig.3.1. Schema de principiu

1 - semifabricat; 2 - matrita; 3 - suport; 4 - produs tras.D - diametrul semifabricatului; d - diametrul produsului tras; F - forte transversale normale; Ff - forte de frecare; Ftr - forta de tragere; 2 - unghiul de deformare. - starea de tensiuni; - starea de deformatii

F

Ff

d

D

Ftr

1

2

4

3

_1273126558.vsdFig.2.2. Stadiile deformarii la extrudare

F

ls

F

ls

b

a

c

F

lcr

ls

_1273126877.vsdFig. 2.3. Forte in procesul de extrudarea - Forte, deformatii si tensiuni in procesul de extrudareb - Variatia fortei de extrudare (F) pe lungimea cursei pistonului (Cp).

Forte normale

Forte de frecare

a

F

I

Cp

IV

III

II

b

_1273125798.vsdLa cald

Extrudare

Combinata

Dupa energia de deformare

Cu ultrasunete

Hidraulica

La rece

Mecanica

Directa

Laterala

Inversa

Dupa sensul fortei si sensul curgerii materialului

Explozie

Dupa temperatura

Fig. 2.1 Procede de extrudarea a - extrudarea directa - profile pline; b - extrudarea directa - profile tubulare; c - extrudarea inversa - profile pline; d - extrudarea inversa - profile tubulare; e - extrudarea combinata; f - extrudarea laterala. 1 - semifabricat; 2 - camera de presare; 3 - poanson; 4 - matrita; 5 - produs extrudat; 6 - suport. P - forta de presare; vc - viteza de curgere; D - diametrul semifabricatului; d si di - diametrele exterior si intrior ale produsului extrudat.

P

4

3

2

1

6

di

D

5

d

vc

b

4

3

2

1

5

6

P

vc

d

D

a

4

d

D

P

P

vc

1

2

3

5

c

di

P

vc

1

2

3

5

vc

D

d

d

P

vc

vc

5

6

d

4

1

2

3

5

D

6

4

f

di

P

vc

vc

5

6

vc

d

D

4

1

2

3

5

e